第二节 果蔬汁加工工艺
世界各国生产的果蔬汁以柑橘汁、菠萝汁、苹果汁、葡萄汁、胡萝卜汁和浆果类果汁为多。我国生产的果蔬汁有柑橘汁、菠萝汁、苹果汁、葡萄汁、番石榴汁等。果蔬汁生产的基本原理和过程大致相同。其生产的一般流程如下:
原料选择→洗涤→预处理→取汁→粗滤→原果汁→
一、原料预处理
原料预处理包括原料选择、洗果和检果等工序,是果汁生产的基础工序,是保证果汁生产质量的重要环节。
1.原料的选择
选择优质的制汁原料,是果蔬汁生产的重要环节。
(1)选择制汁果实的质量要求
①果蔬原料的新鲜度。果实的新鲜度是影响果蔬汁风味的重要因素,加工用的原料越新鲜完整,成品的品质就越好。采摘存放时间太长的果蔬由于水分蒸发损失,新鲜度降低,酸度降低,糖分升高,维生素损失较大。另外,果蔬堆放时间长,品温升高,易腐烂变质。因此,果蔬汁加工应以新鲜果蔬为原料。
②果蔬原料的品质。选用汁液丰富、提取果蔬汁容易、糖分含量高、香味浓郁的果蔬是保证出汁率和风味的另一重要因素。
③果蔬的成熟度。果蔬的成熟度对果实的汁液含量、可溶性固形物含量及芳香物含量都有影响,果蔬汁加工要求成熟度在九成左右,酸低糖高,榨汁容易。
(2)适宜于加工果蔬汁的原料种类 大部分果品及部分蔬菜适合于制汁,如苹果、葡萄、菠萝、柑橘、柠檬、葡萄柚、杨梅、桃、山楂、番石榴、猕猴桃、番茄、胡萝卜、芹菜、菠菜以及野生果品沙棘、刺梨、醋栗、酸枣等均能用来制取果蔬汁。
2.原料的洗涤
榨汁前原料首先要充分清洗干净,并除去腐烂发霉部分,洗涤一般采用浸泡洗涤、鼓泡清洗、喷水冲洗或化学溶液清洗。采用鼓泡清洗、喷水冲洗和化学溶液清洗的方式,一般用0.5%~1.0%的稀酸溶液、0.5%~1.0%的稀碱溶液或0.1%~0.2%的洗涤剂处理后再用清水洗净,洗涤效果较佳。某些原料还需要用漂白粉或高锰酸钾等杀菌剂进行消毒处理。果实原料的洗涤方法,可根据原料的性质、形状来选择设备。
3.检果
洗涤之后由专人将病虫果、未成熟果实和受机械损伤的果实剔除,以确保产品质量。
二、果蔬原料取汁前的预处理
含果汁丰富的果实,大都采用压榨法提取果汁;含汁液较少的果实,如山楂等可采用浸提的方法提取汁液。为了提高出汁率和果蔬汁的质量,取汁前通常要进行破碎、加热和加酶等预处理。某些果蔬原料根据要求还要进行去梗、去核、去籽或去皮等工作。
1.原料的破碎
除了柑橘类果汁和带肉果汁外,一般在榨汁前都先进行破碎,组成破碎-压榨工序,以提高原料的出汁率。
(1)破碎程度 果蔬的破碎程度直接影响出汁率,要根据果蔬种类、取汁方式、设备、汁液的性质和要求选择合适的破碎度。如果破碎的果块太大,榨汁时汁液流速慢,降低了出汁率;破碎粒度太小,在压榨时外层的果汁很快被榨出,形成了一层厚皮,使内层果汁流出困难,也会影响汁液流出的速度,降低出汁率,同时汁液中的悬浮物较多,不易澄清。苹果、梨、菠萝、芒果、番石榴以及某些蔬菜,其破碎粒度以3~5mm为宜;草莓和葡萄以2~3mm为宜;樱桃为5mm。对于葡萄、草莓等浆果可选用桨叶型破碎机,使破碎与粗滤一起完成;对于肉厚且致密的苹果、梨、桃等,可选用锤碎机、辊式破碎机;生产带果肉果蔬汁时可选择磨碎机等;对于桃和杏等水果,可以用磨碎机将果实磨成浆状,并将果核、果皮除掉;许多种类的蔬菜,如番茄可采用打浆机加工成碎末状再行取汁,打浆机是由带筛眼的圆筒体及打浆器构成的,原料进入打浆机内,由于打浆器的浆或刷子的旋转,使果肉浆从筛眼中渗出,而种子、皮、核从出渣口中出去,筛眼的大小可根据产品要求调节。对于山楂果汁,按工艺要求,宜压不宜碎,可以选用挤压式破碎机,将果实压裂而不使果肉分离成细粒时最合适;对葡萄等浆果也可选用挤压式破碎机,通过调节辊距大小,使果实破裂而不损伤种子。果实在破碎时常喷入适量的氯化钠及维生素C配成的抗氧化剂,防止或减少氧化作用的发生,以保持果蔬汁的色泽和营养。
(2)破碎方式的选择 按破碎的原料是否加热,可将破碎分为冷破碎和热破碎。
①冷破碎是在常温下进行的,由于果蔬中果胶酯酶和半乳糖醛酸酶等果胶分解酶的活性较强,在短时间内就能降解果胶,从而使果蔬汁稠度降低。实验表明,冷破碎的番茄浆放置5min,盐酸可溶解性果胶明显减少,接着水溶性果胶也显著减少。对于澄清汁型的果蔬,采用冷破碎具有明显的优越性。由于果蔬汁的黏稠性较热破碎低,因此有利于榨汁,同时更有利于过滤、澄清等操作,可以降低果蔬汁澄清所需的酶制剂的用量。
②热破碎是在破碎前用热水或蒸汽将果蔬加热,然后进行破碎。目前的热破碎大多是在破碎后立即将破碎物或浆体加热的。例如高稠度番茄汁的制造,是在番茄破碎成流动性的浆状液后立即用连续式预热器加热至85~87℃,保持5~10s。由于加热抑制了引起稠度降低的酶的活性,用这种方法得到的番茄汁较冷破碎有较高的稠度,在饮用时倒入容器内不会出现浆汁分离现象。对于果蔬浆等的生产,为了保留较多果胶,使果胶浑浊汁或果肉汁保持一定的黏稠度,增加浑浊汁的稳定性,采用热破碎方式是比较理想的。
2.榨汁前预处理
预处理的目的是改变果蔬细胞通透性,软化果肉,破坏果胶质,降低黏度,提高出汁率。果蔬品种不同,采用的预处理方式也不相同,一般有以下两种处理方法:
(1)加热处理 由于在破碎过程中和破碎以后果蔬中的酶被释放,活性大大增加,特别是多酚氧化酶会引起果蔬汁色泽的变化,对果蔬汁加工极为不利。加热可以抑制酶的活性,使果肉组织软化,使细胞原生质中的蛋白质凝固,改变细胞膜的半透性,使细胞中可溶解性物质容易向外扩散,有利于果蔬中可溶性固形物、色素的提取。适度加热可以使胶体物质发生凝聚,使果胶水解,降低液汁的黏度,从而提高出汁率。
果胶含量较低的水果原料,特别是多酚类物质含量较低的果浆可以加热,例如红色葡萄、红色西洋樱桃、番茄、李子等果蔬,在破碎之后需进行加热处理。一般热处理条件为温度70~75℃,时间10~15min。也可采用管式热交换器进行间接加热。
(2)加果胶酶处理 果胶含量少的果实容易取汁,而果胶含量高的果实如苹果、樱桃、猕猴桃等黏性较大,榨汁困难。果胶酶可以有效地分解果肉组织中的果胶物质,使汁液黏度降低,容易榨汁过滤,缩短积压时间,提高出汁率。因此,在榨汁前有时需要在果浆中添加果胶酶,对果蔬浆进行酶解。
图3-1 果胶酶对出汁率的影响
(1kgf/cm2=9.80665×104Pa)
添加果胶酶制剂时,要使之与果肉均匀分布在果浆中;也可以用水或果汁将酶配成1%~10%的酶液,用计量泵按需要量加入。酶处理时要合理控制加酶量、酶解时间与温度。果胶酶制剂的添加量一般按果蔬浆质量的0.01%~0.03%加入,酶反应的最佳温度为45~50℃,反应时间2~3h。若酶量不足或时间过短则达不到目的,反之分解过度;保持作用时的温度不仅影响分解速度,而且影响产品质量。例如用以黑曲霉为培养基的果胶酶处理破碎后的苹果果肉,用量2.1%(活性不低于70%)37℃/2~4h效果较好,可提高出汁率10%左右,而不影响质量;若延长时间则会因醇和酸含量的增加而降低成品质量。为了防止酶处理阶段的过分氧化,通常将热处理和酶处理相结合。简便的方法是将果浆在90~95℃下进行杀菌,然后冷却到40~50℃时再用酶处理。果胶酶对出汁率的影响如图3-1所示。
三、取汁
在预处理过程中通过破碎、加热的操作,破坏了原生质的生理功能,使果蔬细胞中的汁液及可溶性物质渗透到细胞外面。生产上一般采用压榨取汁。对于果汁含量少、取汁困难的原料,可采用浸提法取汁。
1.压榨法
利用外部的机械挤压力,将果蔬汁从果蔬或果蔬浆中挤出的过程称为压榨。对于大多数果实,通过破碎就可榨取果汁,但有些水果,如柑橘类果实和石榴果实等都有一层很厚的外皮,榨汁时外皮中的不良风味物质和色素物质会一起进入到果汁中;同时柑橘类果实外皮中的精油含有极容易变化的苎萜,容易生成萜品物质而产生萜品臭,果皮、果肉皮及种子中存在柚皮苷和柠檬碱等导致苦味的化合物,为了避免上述物质进入果汁中,这类果实不宜采用破碎压榨法取汁,应该采用特殊榨汁方法取汁。石榴皮中含有大量单宁物质,故应先去皮后进行榨汁。
(1)榨汁机 榨汁机的种类很多,主要有杠杆式压榨机、螺旋式压榨机、液压式压榨机、带式压榨机、切半锥汁机、柑橘榨汁机、离心分离式榨汁机、控制式压榨机、布朗400型榨汁机等。目前国际流行的榨汁机主要有以下几种:
①液压式压榨机。适合多种果蔬的榨汁,并能达到固液分离的要求。在压榨室内装入果蔬浆,当压榨头工作时,挤压浆料,汁液通过滤网和滤板进入贮汁槽。压榨结束后,卸渣油缸工作,开始出渣,完成一个压榨循环。滤板孔径一般为50目筛左右,生产能力最大可达2t/h浆料。可用于仁果类(苹果、梨)、核果类(樱桃、桃、杏、梨)、浆果类(葡萄、草莓)、某些热带水果(菠萝、芒果)和蔬菜类(胡萝卜、芹菜、白菜)等的榨汁。出汁率达82%~84%。
液压式压榨机的缺点是:榨汁过程是间歇式的,而且榨出的浑浊汁在贮藏过程中易产生褐变,因而适合于果蔬澄清汁的生产。
②带式榨汁机。带式榨汁机是连续式的榨汁设备,可连续出汁和出渣,自动化程度高,出汁率高;结构紧凑,占地面积小;设备投资少,动力消耗低;但因敞开式压榨作业,果汁易氧化,卫生状况也较差。
③离心式压榨机。离心式压榨机是利用离心力的原理使果汁与果肉分离的。在离心力的作用下,果汁从锥形转鼓的筛孔中甩出,流至出汁口,果渣从出渣口排出,出汁率(苹果)67%左右。这种榨汁机自动化程度高,工作效率高,常用于预排汁作业。
④卧式螺旋沉降离心机。简称卧螺,又称滗析器,也被用作预排汁操作。该机榨汁时间短,可以减少果蔬汁的酶褐变反应,还可以减少果汁中的淀粉含量;但其缺点是噪声大。
⑤柑橘榨汁机。对于柑橘类果实,榨汁是为了避免存在于囊瓣、脉络组织和海绵层中的苦味物质进入果汁中,常采用切半锥汁机和全果榨汁机。切半锥汁机由锥汁头、锥碗、锥碗转鼓、倾斜进料槽、刀架、切刀、挡板、挡汁板、接汁槽、出渣口等组成,其工作原理如图3-2所示。
图3-2 柑橘榨汁机
柑橘进入摆动的倾斜进料槽,在前后两块挡板作用下,沿斜槽进入刀架的托叉处,被锥碗转鼓托起,同时被固定的切刀切分为两半,分别倾向两侧的锥碗中,当转到一定位置时,由凸轮控制并做旋转的锥汁头压入锥碗,锥汁头迅速退出,被锥出的果汁经接汁槽流出。果皮由锥碗转鼓带至机架下输出。
在榨汁过程中,由于造成果汁不良风味的柑橘皮和种子被分离出来,而且是在管内与大气隔绝的状态下榨汁的,因此能保持柑橘的香气成分,果汁黏性小。榨汁机的后过滤器及其输送管道是封闭式的,因此卫生条件较好,可保证果汁的质量。一个工人可操纵20多台榨汁机,可以节省劳力。
(2)果实的出汁率 果实的出汁率取决于果实的质地、品种、成熟度、新鲜度、加工季节、榨汁机的效能、压榨饼的孔隙度、挤压力、积压速度、果蔬破碎程度、挤压层厚度等因素。研究表明,在一定的压力范围内,出汁率与压榨力成正比,增加压力可以提高出汁率。但过高的压力会使出汁速度变慢,对出汁率并无明显影响。果蔬压榨取汁的最佳压力范围为1.0~2.0MPa。果蔬浆渣的挤压层厚度越大,出汁阻力越大,排汁时间越长。为此在保证生产能力和经济性的原则下,应尽可能减少料层厚度,以缩短排汁时间。此外,果蔬种类和品质对出汁率也有很大影响。一般以浆果类出汁率最高,柑橘类和仁果类略低。常见果蔬种类出汁率见表3-1。
表3-1 常见果蔬种类出汁率参考表
2.浸提法
山楂、酸枣、梅子等含水量少、难以用压榨法取汁的果蔬需要用浸提法取汁,对于苹果、梨等通常用压榨法取汁的水果,为了减少果渣中有效物质的含量,有时也用浸提法。
(1)浸提法原理 浸提法通常是将破碎的果蔬原料浸于水中,由于果蔬细胞中的可溶性固形物含量与浸汁(溶剂)之间存在浓度差,果蔬细胞中的可溶性固形物就要透过细胞进入浸汁中。根据斐克(Fick)扩散定律,通过浸汁从果蔬中扩散的可溶性固形物的量为S,与浸提时的浓度差c0-c、浸提时间t和浸提面积A成正比,与扩散途径(果肉厚度)x成反比。用公式表示为:
S=D×A(c0-c)t/x
式中,D为扩散系数,表示单位浓度差时,通过单位面积和单位距离,在单位时间内所扩散的可溶性物质的量。
浸提效果具体表现在出汁量和汁液中可溶性固形物的含量两个指标。浸提率与出汁率是不同的。浸提率是单位质量的果蔬原料被浸出的可溶性固形物的量与单位质量果蔬中所含可溶性固形物的比值,用公式表示为:
出汁率即为浸汁质量占浸提果蔬质量的百分数。出汁率与浸提时的加水量有关,加水量多,出汁率亦多,但汁液中的可溶性固形物含量就会降低。为了提高浸提率,在浸提时间一定的条件下,出汁量和浸提汁浓度这两个指标应有一个合理和实用的范围。果蔬浸提汁不是果蔬原汁,是果蔬原汁和水的混合物,即加水的果蔬原汁,这是浸提与压榨取汁的根本区别。
浸提时的加水量直接表现为出汁量的多少。浸提时依据浸汁的用途,确定浸汁的可溶性固形物的含量,从而控制合理的出汁率的范围。对于制作浓缩果蔬汁,浸汁的可溶性固形物含量高,出汁率就不会太低,因而加水量要合理控制。以山楂为例,浸提时果蔬与水的质量比一般以1∶(2.0~2.5)为宜,一次浸提后,浸汁的可溶性固形物的浓度为4.5~6.0°Bx,出汁率为180%~230%。
浸提温度除了影响出汁率外,还影响到果蔬汁的质量。高温可以增加分子运动的动能,提高扩散速度,有利于出汁,同时也抑制微生物的生长繁殖。但高温会影响到果蔬汁的色泽和营养等,因而,浸提温度一般选择60~80℃,最佳温度70~75℃。浸提时间越长,可溶性固形物的浸提就越充分,但时间过长,浸提速率变慢,能量消耗大,而且,时间过长可能引起微生物的繁殖。一般情况下,一次浸提时间为1.5~2.0h。
果实压裂后,果肉表面积增大,与水接触机会增加,扩散距离变小,有利于可溶性固形物的浸提。因此,果蔬在浸提时,常用破碎机压裂或用破碎机适当破碎。但破碎过度,反而不利于浸提,而且浸汁中含有果肉碎屑,不利于浆渣分离,因此,要合理掌握。
出汁率、浸提时间和温度、果实压裂程度,是影响果蔬浸提的四个重要因素。这些因素是相互关联、相互制约的,应该根据浸汁的用途和对浸提质量的要求,制定正确的工艺条件,以获得较为理想的浸提效果。
(2)浸提方法 果蔬浸提取汁主要有一次浸提和多次浸提等方法。
①一次浸提法。浸提过程一般是在浸提容器内进行的,浸提容器可以是一密封的罐,也可以是敞开的容器。料水装量一般是容器容量的80%~85%。浸提时可以根据容器的容量,按料水比1∶(2.0~2.5)的比例,放入所需要的90~95℃温水,再加入相应的被破碎的果蔬原料,略加搅拌,浸提1.5~2.0h或6~8h,放出果汁,果汁经过过滤和澄清作为原料汁使用,滤渣不再浸提取汁。一次浸汁的可溶性固形物含量一般为4.5~6.0°Bx,果汁中的果胶含量低,透明度高,色泽和风味均佳,但一次浸提的果渣可用作加工原料,生产其他副产品以进行综合利用。
②多次浸提法。一次浸提后的果蔬渣中,含有较多的糖、酸、果胶和维生素C等营养成分。对专一的果蔬汁加工厂,果渣是废弃物,因此,应充分提取果蔬中的有效成分,将果渣利用至尽,以提高果蔬原料的利用率。多次浸提法,是对分离果汁后的果渣依次用相同方法再行浸提,然后将各次浸提后的汁液混合,经过过滤、澄清,作为原料汁使用。例如将压碎的果蔬放入其2倍质量的沸水中,浸提1.5~5h后分离,得到第一次浸汁,在分离出的果渣中再放入其2倍质量的沸水,按以上方法再次浸提。一般新鲜果蔬可以浸提3~4次,干果原料可以浸提7~8次。多次浸提法的浸提率高,果蔬中各种成分的提取比较彻底,果渣中残留的营养成分含量低,利用价值不大,可以废弃。多次浸提得到混合汁,可溶性固形物含量低,浓缩时耗能大,果汁中维生素C损失较多,芳香物质的损失也较严重。因此,多次浸提的各次浸汁可根据用途分别使用,以提高经济效益。
生产上还常用逆流式浸提工艺进行多次浸提,即除了最后一次浸提的渣子用清水浸提外,新鲜果蔬或果渣都使用前一次渣子的浸汁进行浸提。例如,将4个浸提罐连成一组,在浸提过程中各保持一定的温度。浸提时分别在4个浸提罐内放入一定量的果蔬浆,然后在第一个罐内加入一定量的浸提水,并不断搅拌,经过一定时间后,将浸提液转入第二个浸提罐进行浸提,以此类推。最后由第四个浸提罐出汁。而第四个浸提罐在第一次出汁后,重新添加浸提水,按上述方法进行逆流浸提,如此反复3~4次后出渣。而后填充新的果蔬原料进行第二个浸提周期。这样就能把果渣中的有效成分充分浸提出来,而果汁的可溶性固形物含量很高。4次逆流浸提后,浸汁的浓度可达8~10°Bx,对于浓缩果汁的生产极为有利。逆流浸提过程如图3-3所示。
图3-3 逆流浸提工艺流程示意图
1~4—浸提罐;5,51—浸提液接收罐;6,61—浸提水进入管道
3.榨汁或浸提
果肉破碎后,应尽快进行榨汁。未经压榨而流出的果蔬汁称为自流汁。经过压榨而流出的果蔬汁称为压榨果蔬汁。榨汁通常分为冷榨法和热榨法。冷榨法是在常温下对破碎的果肉进行压榨取汁,其工艺简单,出汁率低。热榨法是对破碎的原料即刻进行热处理,温度为60~70℃,并在加热条件下进行榨汁,提高了出汁率。
为避免柑橘类果实外皮中的精油及种子中的柚皮苷、柠檬碱混入产生臭味和苦味,应去掉外皮和种子后再进行压榨。一般以浆果类出汁率最高,柑橘和仁果类略低。
影响出汁率的因素:果实质地、品种、成熟度、新鲜度、挤压时间、压力。常用的压榨设备有锥形榨汁机(外皮较厚的柑橘类)、连续提汁机、离心分离式榨汁机。
对于含汁量较少的果实,可加水浸提。例如山楂提汁时,将山楂剔除霉烂果,用清水洗净后破碎,加水加热至85~90℃后,浸泡24h,滤出浸提汁。
四、粗滤
粗滤或称筛滤。对于浑浊果蔬汁要求保存色粒以获得色泽、风味和香气特性的前提下,除去分散在果蔬汁中的粗大颗粒或悬浮颗粒。对于透明果汁,粗滤以后还需精滤,务必除去全部悬浮颗粒。
破碎压榨出的新鲜果蔬汁中含有的悬浮物的类型和数量,因榨汁方法和果实组织结构的不同而不同。粗大的悬浮力来自果汁细胞本身的细胞壁,尤其有一部分是来自种子、果皮和其他非食用器官的颗粒,这不仅影响到果汁的外观状态和风味,也会使果蔬汁很快发生变质。柑橘类果实新鲜榨出液中的悬浮粒,含有柚皮苷和柠檬碱等不良风味物质,对这些物质可先借低温使之沉淀而除去。
生产上粗滤常安排在榨汁的同时进行,也可在榨汁后独立操作。如果榨汁机设有固定分离筛或离心分离装置时,榨汁与粗滤可在同一台机械上完成。单独进行粗滤的设备为筛滤机,如水平筛、回转筛、圆筒筛、振动筛等,此类粗滤设备的滤孔大小约为0.5mm左右。此外,框板式压滤机也可以用于粗滤。
五、各种果蔬汁制造的特殊工序
通过破碎、压榨、粗滤即可得到果蔬原汁,利用果蔬原汁可以制作澄清果蔬汁、浑浊果蔬汁、浓缩果蔬汁、果蔬汁粉等多种类型的果蔬汁产品。由于各种果蔬汁所要求的形态不相同,因此,各种果蔬汁制造上都有其特殊的工序。
1.澄清果蔬汁的澄清和过滤
果蔬汁通过澄清和过滤,除去汁液中的全部悬浮物以及容易产生沉淀的胶粒。悬浮物包括发育不完全的种子、果心、果皮和维管束等大颗粒物质以及色粒。这些物质(除色粒外)的主要成分是纤维素、半纤维素、糖苷、苦味物质等,它们的存在会影响澄清果蔬汁的质量和稳定性,必须加以清除。果蔬汁中亲水胶体主要是果胶质、树胶质和蛋白质。这些颗粒能吸附水膜,并为带电体。电荷中和、脱水和加热都能引起胶粒的聚集并沉淀;一种胶体能激活另一种胶体,并使之易被电解质所沉淀;混合带有不同电荷的胶体溶液,能使之共同沉淀。胶体的这些特性就是澄清剂使用的理论依据。常用的澄清剂有明胶、单宁、皂土和硅藻土等。
(1)澄清 果蔬汁生产常用的澄清方法有以下几种:
①自然沉降澄清法。将破碎压榨出的果蔬汁置于密闭容器中,经过一定时间的静置,使悬浮物沉淀,使果胶质逐渐水解而沉淀,从而降低果汁的黏度。在静置过程中,蛋白质和单宁也可逐渐形成不溶性的单宁酸盐而沉淀,所以经过长时间静置可以使果蔬汁澄清。但果汁经长时间的静置,易发酵变质,因此必须加入适当的防腐剂或在-1~2℃的低温条件下保存。此法常用在亚硫酸保藏果蔬汁半成品的生产上,也用于果汁的预澄清处理,以减少静置过程中的沉渣。
②加热凝聚澄清法。果蔬汁中的胶体物质受到热的作用会发生凝集,形成沉淀。常常将果蔬汁在80~90s内加热到80~82℃,并保持1~2min,然后以同样短的时间冷却至室温,静置使之沉淀。由于温度的剧变,果汁中的蛋白质和其他胶体物质变性,凝聚析出,使果汁澄清。为避免有害的氧化作用,并使挥发性芳香物质的损失降至最低限度,加热必须在无氧条件下进行,一般可采用密闭的管式热交换器或瞬时巴氏杀菌器进行加热和冷却,可以在果汁进行巴氏杀菌的同时进行。该法加热时间短,对果汁的风味影响很小,所以应用较为普遍。
③加酶澄清法。利用果胶酶水解果蔬汁中的果胶物质,使果汁中其他物质失去果胶的保护作用而共同沉淀,达到澄清的目的。用来澄清果蔬汁的商品果胶酶制剂,系含有大量水解果胶的霉菌酶制剂,通常所说的果胶酶是指分解果胶等物质的多种酶的总称。例如,果胶酯酶和聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶、淀粉酶等,这些酶制剂需要较低的pH环境,所以适合于果蔬汁的澄清。使用果胶酶时要预先了解该种酶制剂的特性,所使用的酶制剂与被澄清果蔬汁中的作用基质相吻合,以提高效果。果胶酶水解果汁中的果胶物质,生成乳糖醛酸和其他降解物,当果胶失去胶凝作用后,果蔬汁中的非可溶性悬浮颗粒会聚集在一起,导致果蔬汁形成一种可见的絮状沉淀物。
澄清果汁时,酶制剂的用量根据果汁的性质、果胶物质的含量及酶制剂的活力来决定,一般加量为果蔬汁质量的0.2%~0.4%。酶制剂可在榨出的新鲜果汁中直接加入,也可在果蔬汁加热杀菌后加入。一般来说,榨出的新鲜果汁未经加热处理,直接加入酶制剂,果蔬汁中的天然果胶酶可起到协同作用,使澄清作用比经过加热处理的快。因此,果汁在加酶制剂之前以不经热处理为宜。若榨汁前已用酶制剂以提高出汁率,则不需再加酶处理或加少量的酶处理即能得到透明、稳定的产品。为了纯化果实中的氧化酶,需经80~85℃短时间加热处理,否则,果蔬汁将会产生酶褐变等不良变化。加热后冷却至45~55℃时加入酶制剂并维持一定时间。加热可加速酶反应速度,但超过55℃,酶作用的时间由温度、果蔬汁种类、酶制剂种类和数量决定,通常为2~8h,酶浓度增加时,反应时间缩短。
酶制剂还可以与明胶结合使用,如苹果汁的澄清,在果蔬汁中加入酶制剂作用20~30min后加入明胶,在20℃条件下进行澄清,效果良好。
④明胶单宁澄清法。明胶单宁澄清法是利用单宁与明胶或鱼胶、干酪素等蛋白质物质配合形成明胶单宁酸盐配合物的作用来澄清果蔬汁的。当果蔬汁液中加入单宁和明胶时,便立即形成明胶单宁酸盐配合物,随着配合物的沉淀,果汁中的悬浮颗粒被缠绕而随之沉淀。此外,果蔬汁中的果胶、纤维素、单宁及多缩戊糖等带有负电荷,在酸性介质中明胶带正电荷,正负电荷微粒相互作用,凝结沉淀,也使果汁澄清。
一般每100L果蔬汁大约需要明胶20g、单宁10g,按照实际需要量将明胶配成0.5%的溶液,单宁配成1%的溶液,先在果汁中加入单宁溶液,然后在不断搅拌下将明胶溶液缓缓加入果蔬汁中,充分混合均匀,在8~12℃条件下静置6~10h,使胶体凝集沉淀。对于单宁含量少的果蔬汁,可适当补加单宁,如果原料单宁含量很多,不加单宁只加适量的明胶即可。添加明胶的量要适当,如果使用过量,不仅妨碍配合物絮凝过程,而且影响果蔬汁成品的透明度。
如果没有明胶,可以用生鸡蛋清代替明胶,也称生鸡蛋法。每100L果蔬汁大约加100~200g生蛋清,如果果蔬汁中单宁含量少,还可少加点单宁。先用少量水调开蛋清,然后加入果蔬汁中,将果蔬汁加热到70~80℃,维持1~3min,蛋白质胶体受热很快凝固变形下沉。迅速冷却后过滤得到澄清汁液。
⑤冷冻澄清法。利用冷冻可以改变胶体的性质,解冻可破坏胶体的原理,将果蔬汁置于-4~-1℃的条件下冷冻3~4d,解冻时可使悬浮物形成沉淀。故雾状浑浊的果蔬汁经过冷冻后容易澄清。这种冷冻澄清作用对于苹果汁尤为明显,葡萄汁、草莓汁、柑橘汁、胡萝卜汁和番茄汁也有这种现象。因此,可以利用冷冻法澄清果汁。
⑥蜂蜜澄清法。1986年美国罗伯特·吉姆报道了蜂蜜用途的新发现,即可作为各种果蔬汁、果酒的澄清剂。用蜂蜜作澄清剂不仅可以强化营养,改善产品的风味,抑制果蔬汁的褐变,而且可将已褐变的果蔬汁中的褐色素沉淀下来,更重要的是澄清后的果蔬汁中天然果胶含量并未降低,但果蔬汁却长期保持透明状态。用蜂蜜澄清果蔬汁时蜂蜜的添加量一般为1%~4%。
(2)过滤 果蔬汁澄清后,必须进行过滤操作,以分离其中的沉淀物和悬浮物,使果蔬汁澄清透明。常用的过滤设备有袋滤器、纤维过滤器、板框压滤机、真空过滤器、硅藻土过滤机、离心分离机等。滤材有帆布、不锈钢丝网、纤维、石棉、棉浆、硅藻土和超滤膜等。过滤器的滤孔大小、液汁进入时的压力、果蔬汁黏度、果蔬汁中悬浮粒的密度和大小以及果蔬汁的温度高低都会影响到过滤的速度。无论采用哪一类型的过滤器,都必须较少果肉堵塞滤孔,以提高过滤效果。在选择和使用过滤器、滤材以及辅助设备时,必须特别注意防止果蔬汁被金属离子所污染,并尽量减少与空气接触的机会。下面介绍几种常用的过滤方法。
①压榨法。压榨法是借助外压使果蔬汁通过过滤机而与非水溶性杂质分离的过滤方法。果蔬汁压滤一般采用硅藻土过滤器。
②硅藻土过滤。对于非常浑浊的果蔬汁,为了经济起见,可采用硅藻土进行预过滤。硅藻土是具有多孔性、低重力的助滤剂,呈淡粉红色的含氧化铁硅藻土,可用于果蔬汁过滤。在板框压滤机的滤板间设有滤框,并有一次性使用的滤板或重复使用的耐洗滤板来支撑硅藻土层。硅藻土用一种特殊类型的定量加液器加入到流动的果蔬汁中,其混合物注入引流系统,控制适量的硅藻进入。使用前先使硅藻土在滤板表层形成一层外衣,然后进入果蔬汁和硅藻土的混合物。硅藻土的需要量,一般依果蔬汁的悬浮粒数量和果蔬汁的黏度而定。一般每1000L果蔬汁需要硅藻土参考数量为:苹果汁1~2kg,葡萄汁3kg,其他果蔬汁4~6kg。
③薄层过滤。薄层过滤器的滤板由石棉和纤维混合构成,使用时可压缩成40cm或60cm。每平方厘米滤板的孔数和大小,因滤板的种类和类型不同而不同。滤板夹在金属滤板之间,果蔬汁通过滤板进行一次过滤。这类过滤设备包括棉饼过滤器、纤维过滤器等。
④真空过滤法。真空过滤法是使过滤筛内产生真空,利用压力差渗过助滤剂,得到澄清果蔬汁。过滤前在真空过滤器的滤筛上涂一层厚6~7cm的硅藻土,滤筛部分浸没在果蔬汁中,过滤器以一定速度转动,均一地把果蔬汁带入整个过滤筛表面。过滤筛与真空装置相连,过滤器内的真空使过滤器顶部和底部果蔬汁有效地渗过助滤剂过滤,这种过滤速度快,果蔬汁损失少。由一特殊阀门来保持过滤器内的真空和果蔬汁的流出。真空过滤器的真空度一般维持在84.6kPa(635mmHg)。
⑤超滤膜过滤法。超滤膜具有选择通透性,可透过水和小分子可溶性物质,阻止大分子颗粒透过,因此可用于果蔬汁的澄清和过滤。苹果汁利用超过滤技术进行过滤时,其主要技术参数为:压力控制在10Pa左右,温度控制在40~45℃,果蔬汁流量控制在12~16m3/h。
超滤膜过滤是一种没有相变的物理方法,果蔬汁在过滤过程中不经热处理,在闭合回路中运行,可减少与空气接触的机会,过滤后的汁液不仅保留了原来的色、香、味及维生素、氨基酸、矿物质,而且汁液清澈透明,同时还可除去微生物,从而提高了果蔬汁的质量。
此外,还可以用离心分离法除去果蔬汁的沉淀物,达到果蔬汁过滤的目的。
2.浑浊果蔬汁的均质与脱气
(1)均质 其目的在于使果蔬汁中所含的悬浮颗粒进一步破碎,使微粒大小均一,均匀而稳定地分散于果蔬汁中。不经均匀的浑浊果蔬汁,由于悬浮颗粒较大,在重力作用下会逐渐沉淀而失去浑浊度,使浑浊果蔬汁质量变差。目前使用的均质设备有高压均质机、超声波均质机及胶体磨等几种。
高压均质机的均质压力为10~50MPa,其工作原理是通过均质机内高压阀的作用,使加高压的果蔬汁及颗粒从高压阀极端狭小的间隙中通过,然后由于剪切力的作用和急速降压所产生的膨胀、冲击和空穴作用,使果蔬汁中的细小颗粒受压而破碎,细微化达到胶粒范围而均匀分散在果蔬汁中。
超声波均质机是利用20~25kHz超声波的强大冲击波和空穴作用力,使物料进行复杂搅拌和乳化作用而均质化的设备。在超声波均质机中,除了诱发产生1000~6000MPa的强大空穴作用外,固体离子还受到湍流、摩擦和冲击等的作用,使粒子被破坏,粒径变小,达到均质的目的。超声波均质机由泵和超声波发生器构成,果蔬汁由特殊高压泵以1.2~1.4MPa的压力供给超声波发生器,并以72m/s的高速喷射通过喷嘴,而使粒子细微化。
胶体磨也可以用于均质,当果蔬汁流经胶体磨时,因上磨与下磨之间仅有0.05~0.075mm的狭腔,由于磨的高速旋转,果蔬汁受到强大的离心力作用,所含的颗粒相互冲击、摩擦、分散和混合,微粒的细度可达0.002mm以下,从而达到均质的目的。
均质处理多用于玻璃瓶包装的浑浊果蔬汁,马口铁包装的制品较少采用,冷冻保藏的果蔬汁和浓缩果蔬汁也无须均质。
(2)脱气 脱气亦称去氧或脱氧,即除去果蔬汁中的氧气。脱气可防止或减轻果蔬汁中色素、维生素C、香气成分和其他物质的氧化,防止品质变劣,去除附着于悬浮颗粒上的气体,减少或避免微粒上浮,以保持良好外观,防止或减少装罐和杀菌时产生泡沫,减少马口铁罐内壁的腐蚀。然而脱气过程可能造成挥发性芳香物的损失,为减少这种损失,必要时可进行芳香物质的回收,加到果蔬汁中,以保持原有风味。对柑橘类果汁,则需除去不良气味的外皮精油,一般用减压法去油,同时脱除气体。果蔬汁脱气有真空脱气法、氮气交换脱气法、酶法脱气法和抗氧化剂脱气法等。
①真空脱气法。原理是气体在液体内的溶解度与该气体在液体表面上的分压成正比。当果蔬汁进入真空脱气罐时,由于罐内逐步被抽空,果蔬汁液面上的压力逐渐降低,溶解在果蔬汁中的气体不断逸出,直至总压力降至果蔬汁的饱和蒸气压为止,这样果蔬汁中的气体便可被排除。
真空脱气时将处理过的果蔬汁用泵打到真空脱气罐内进行抽气操作。操作时先开启真空泵抽气,当脱气罐上表的负压达到预期真空度时,即开始送果蔬汁进入脱气罐脱气。脱气时应注意以下几点:
a.被处理果蔬汁的表面积要大,一般将果蔬汁分散成薄膜或雾状以利于脱气,脱气容器有3种类型:离心式、喷雾式和薄膜流下式。
b.控制适当的真空度和果蔬汁温度,为了充分脱气,果蔬汁温度应当比真空罐内绝对压力的相应温度高2~3℃。果蔬汁温度热脱气为50~70℃,常温脱气为20~25℃,一般脱气罐内的真空温度为90.7~93.3kPa(680~700mmHg),温度低于43℃。
真空脱气处理会有2%~5%的水分和少量挥发性芳香物的损失,必要时可回收加入果蔬汁中。真空脱气设备应与均质机连接,以均质机的压力把待脱气的液体送入脱气罐内,保证生产的连续化。
②氮气交换法。氮气对制品影响不大,可用氮气置换果蔬汁中的氧气。一般在脱气罐的下部将氮气通入,果蔬汁从上部喷射下来,在氮气的强烈泡沫流的冲击下果蔬汁失去所附着的氧,达到脱气的目的,最后果蔬汁中所含的气体几乎全是氮气。氮气交换法脱氧的速度及程度取决于气泡的大小、脱氧塔的高度以及气体和液体的相对流速。气泡的大小取决于气-液之间的有效接触面积。减小气泡的大小,可大大增加有效表面积,从而提高排除氧气的速度。脱气塔越高,气液相对流速越快,则气体排除的速度也越快。此法能减少挥发性芳香物质的损失,同时氮气交换了氧气,可避免加工过程中的氧化变色。
③酶法脱气。在果蔬汁中加入葡萄糖氧化酶,可去除果蔬汁中的溶解氧。葡萄糖氧化酶即β-D-吡喃型葡萄糖是一种需氧脱氢酶,可使葡萄糖氧化成葡萄糖酸及过氧化氢,同时过氧化氢又被过氧化氢酶分解成水和1/2氧,氧又继续在葡萄糖氧化中被消耗,因此葡萄糖氧化酶具有脱氧作用。酶法脱气可用于罐装无醇饮料、啤酒和果蔬汁的脱氧,其脱氧过程是:
葡萄糖+O2+H2O 葡萄糖酸+H2O2
H2O2 H2O+1/2O2
总反应:
葡萄糖+1/2O2 葡萄糖酸
④抗氧化剂法。果蔬汁装罐时加入少量抗坏血酸等抗氧化剂以除去罐头顶隙中的氧的方法,称为抗氧化剂法。一般每1g抗坏血酸约能除去1mL空气中的氧。
3.浓缩果蔬汁的浓缩与脱水
果蔬汁浓缩后,其可溶性物质含量达到65%~68%,可节约包装及运输费用;能克服果实采收期和品种所造成的成分上的差异,使产品质量达到一定的规格要求;浓缩后的汁液,提高了糖度和酸度,所以在不加任何防腐剂的情况下也能使产品长期保藏,而且还适应于冷冻保藏。因此,目前浓缩果蔬汁饮料生产增长较快。
目前常用的浓缩方法有真空浓缩法、冷冻浓缩法、反渗透浓缩法等。
(1)真空浓缩法 大多数果蔬汁在常压高温下长时间浓缩,容易发生各种不良变化,影响成品品质,因此多采用真空浓缩,即在减压条件下迅速蒸发果蔬汁中的水分,这样既可缩短浓缩时间,又能较好地保持果蔬汁的色香味。真空浓缩温度一般为25~35℃,不超过40℃,真空度约为94.7kPa(710mmHg)。这种温度较适合于微生物的繁殖和酶的作用,故果蔬汁在浓缩前应进行适当的高温瞬间杀菌。
真空浓缩设备由内蒸发器、真空冷凝器和附属设备等组成。蒸发器由加热器、蒸发分离器和汁液的气液分离器组成,真空冷凝器由冷凝器和真空泵组成。真空浓缩方法因设备不同可分为真空浓缩法和真空薄膜浓缩法等多种方法。
(2)板式(片状)蒸发式浓缩 是由板式热交换器与蒸发分离器组合而成的一种薄膜式蒸发器。它是将升降膜原理应用于板式换热器内部。一般由4片加热板组成一组,加热室和蒸发室交替排列。原料果蔬汁经预处理后由蒸发器的底部进入,加热蒸汽在管外冷凝,汁液受热沸腾后汽化,所生成的二次蒸汽在管内快速上升。汁液被高速上升的蒸汽所带动,一边接触传热面,一边上升,到达蒸发器上部,然后沿着蒸发片一边下降,一边蒸发,浓缩液与蒸汽一起进入分离室,通过离心力进行果蔬汁与蒸汽的分离。数台板式换热器可以串联成为多效蒸发器,以节约能耗和水耗。通过改变加热板片数,可以任意调整蒸发量,调节生产能力。版式蒸发器另一显著优点是结构紧凑,占地面积小,高度也低,比较好安装,易于清洗,可以全自动作业。缺点是加热板制造复杂。
(3)离心薄膜式蒸发浓缩 是一种能同时进行蒸发和分离操作的特殊蒸发器,其主要工作部件为锥形旋转离心盘,经过巴氏杀菌并冷却至45℃左右的果蔬汁,从上部中间的分配管上的喷嘴喷入各离心盘之间的间隙。由于离心盘旋转(n=700r/min)产生的离心力,汁液被均匀分布在离心盘的外表面,形成薄膜。当加热蒸汽由中间空心轴进入碟片之间的夹套内时,蒸汽通过传热面加热夹套外表面的汁液薄膜,水分被蒸发,浓缩液沿圆锥斜面下降,并集中于圆锥体底部,然后由上部吸料管通过真空抽出,经冷却器在真空条件下冷却至20℃左右。
(4)冷冻浓缩法 是将果蔬汁进行冷冻,果蔬汁中的水即形成冰结晶,分离去这种冰结晶,果蔬汁中的可溶性固形物就得到浓缩,即可得到浓缩果汁。其原理是以溶液在共晶点或低共熔点以前,部分水分呈冰结晶析出来,提高溶液的浓度。若冷却一种蔗糖或食盐的稀溶液时,当冷却到略低于0℃时,即有部分冰水晶从溶液中析出,余下的溶液因浓度有所增加而冰点下降。若继续冷却到另一新的冻结点,会再次析出部分冰晶。如此反复。由于冰晶数量的增加,溶液浓度逐渐升高。
(5)反渗透浓缩法 是一种现代的膜分离技术,与真空浓缩等加热蒸发方法相比,物料不受热的影响,不改变其化学性质,能保持物料原有的新鲜风味和芳香气味,因此,逐渐成为食品饮料加工中的重要单元操作。
果蔬汁通过反渗透可以除去若干水分,达到浓缩的目的,浓缩度可达35~42°Bx。反渗透过程中,物料所需的压力可由泵或其他方法来提供。为了避免半透膜受压时破裂,需用支撑加固。反渗透膜的形状一般有平面膜、空心纤维膜和管状膜。空心纤维膜组件的充填密度高,每个膜组件容有100万~300万根空心纤维,在食品饮料工业中广泛应用。
利用反渗透浓缩和超滤,不仅产品质量好,而且操作中所需能量约为蒸发式浓缩的1/17、冷冻浓缩的1/2,是节能的有效方法。因此,反渗透和超滤技术在食品饮料工业中的应用前景广阔。
4.芳香物质的回收
(1)果蔬的芳香物质 是指代表果蔬或果蔬汁典型特征的挥发性物质。各类果蔬的芳香物质是不同挥发成分的混合物,主要包括醇类、醛类、酮类、酯类、萜类及含硫化合物等。这些成分以一定比例存在,构成各种果蔬甚至某个品种特有的芳香特征。尽管果蔬中的芳香物质含量很低,却是区别各种果蔬汁最重要的一个特征参数,是判断果蔬汁饮料质量的一个决定性因素,因此最大限度地保留芳香物质是目前果蔬汁加工中的特点。比较典型的浓缩工艺中均回收这些芳香物质,以实现产品的天然绿色。
(2)果蔬芳香物质的回收 回收芳香物质,是果蔬汁浓缩过程中不可缺少的工艺环节,要使果汁具有原来的新鲜芳香,生产果汁时应在不损坏芳香物质的前提下,对它们进行分离提取,并以浓缩的形式保存,然后再回加到果蔬汁中,使之尽量接近果蔬在食用时所具有的香气。传统的分离方法有吸附法、蒸汽蒸馏和溶剂提取等方法,但是这些方法存在一些会影响产品品质的问题,如提取剂和吸附剂在纯化、吸附过程中会造成污染;高温氧化作用会破坏芳香物质。而将膜分离技术应用于芳香物质的回收中可以克服这些问题,如采用反渗透法浓缩果汁时,芳香物质可保留30%~60%,且脂溶性部分比水溶性部分保留更多。目前,膜分离技术回收芳香物质的应用主要有反渗透和超滤技术。
六、果蔬汁的成分调整与混合
为使果蔬汁符合一定的规格要求和改进风味,常需要适当的调整。如番茄汁含酸太多,有的果蔬汁香气不足等,可以通过增加糖和香料量加以调整。调整的原则,应使果蔬汁的风味接近新鲜果蔬,调整范围主要为糖酸比例的调整及香味物质、色素物质的添加。
调整糖酸比及其他成分,通常在特殊工序如均质、浓缩、干燥、充气以前进行,但澄清果汁常在澄清过滤后调整,有时也可在特殊工序中间进行调整。调整的办法,除在鲜果蔬汁中加入适量的砂糖和使用酸等原料以外,还可以采用不同品种原料混合制汁的混合法。
1.糖、酸及其他成分调整
(1)糖酸比的调整 果蔬汁饮料的糖酸比例是决定其口感和风味的主要因素。浓缩果蔬汁适宜的糖分和酸分的比例在(13~15)∶1范围内,适宜于大多数人的口味。因此,果蔬汁饮料调配时,首先需要调整含糖量和含酸量。一般果蔬汁中含糖量在8%~14%,有机酸的含量为0.1%~0.5%。
①糖度的测定和调整方法。调配时用折光仪或白利糖表测定原果蔬汁含糖量,然后按下式计算补加浓糖液的质量:
式中 m1——需补加浓糖液质量,kg;
m2——调整前果蔬汁质量,kg;
W1——浓糖液浓度, %;
W2——调整前果蔬汁含糖量, %;
W3——要求果蔬汁调整后含糖量, %。
为了省去每次调整时的计算工作量,可预先计算出所要求的各种成品浓度所需补加的糖液量,并列成表(见表3-2),可供生产时查找出糖液的需要量。对一些要求原果蔬汁含量较低的品种,可用低浓度糖水调整,表3-3是要求100kg成品中原果蔬汁含量占40%及50%时应配制的糖水浓度,然后按原果蔬汁40%、糖液60%配比称量来配制。
表3-2 果蔬汁糖度调整时的糖液补加量 单位:kg
注:1.表中糖液补加量按100kg原果蔬汁计算,外加使用的糖液浓度以70%计。
2.原果蔬汁是指榨汁后调整前的果汁。
3.原果蔬汁糖度用折光计测(20℃)。
表3-3 原果蔬汁含量较低品种果蔬汁糖度调整时的应配糖液浓度 单位:%
注:1.原果蔬汁占40%,即每100kg成品果蔬汁中原果汁占40kg,糖液占60kg。
2.原果蔬汁糖度及糖液浓度用折光计测(20℃)。
3.表中所列是按配制成品果蔬汁100kg计算的。
②含酸量的测定和调整。经糖分调整后的果蔬汁先测定其含酸量,测定方法是称取待测果蔬汁50g于250mL锥形瓶内,加入1%酚酞指示剂数滴,然后用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至终点,按下式计算:
果汁含酸量(以无水柠檬酸计)(%)=V×N×0.064×100/50
式中 V——滴定时耗用氢氧化钠标准溶液的体积,mL;
N——氢氧化钠标准溶液的物质的量浓度,mol/L;
0.064——柠檬酸系数。
根据上式计算出的原果蔬汁含酸量再按下式计算每批果蔬汁调整到要求酸度应补加的柠檬酸量:
式中 Z——要求调整的酸度, %;
m1——果蔬汁调整糖度以后的质量,kg;
m2——需添加的柠檬酸质量,kg;
W1——调整酸度前果蔬汁的含酸量, %;
W2——柠檬酸含量, %。
为了省去再次使用时的计算工作量,可根据消耗的氢氧化钠标准溶液的体积与补加柠檬酸液比例的关系,预先计算并列成表(如表3-4所示),使用时查表即可得到柠檬酸液补加量。
表3-4 果蔬汁含酸量调整时的柠檬酸液补加量 单位: kg
注:1.表中柠檬酸液补加量指100kg原果蔬汁调整到要求达到的酸度所应加入的质量。
2.表中柠檬酸液以50%计。
糖酸调整一般是将原果蔬汁放入夹层锅内,然后先按要求用少量水或果蔬汁使糖或酸溶解,配成浓溶液并过滤,将溶化并经过滤的糖(酸)液在搅拌的条件下加入到果蔬汁中,调和均匀后,测定其糖(酸)度,如不符合产品规定,可再进行适当调整。
(2)其他成分调整 果蔬汁除进行糖酸调整外,还需要根据产品的种类和特点进行色泽、风味、黏稠度、稳定性和营养价值的调整。所使用的食用色素的总量按规定不得超过万分之五;各种香精的总和应小于万分之五;其他如防腐剂、稳定剂等按规定量加入。
2.果蔬汁的混合
许多果品蔬菜如苹果、葡萄、柑橘、番茄、胡萝卜等,虽然能单独制得品质良好的果蔬汁,但与其他种类的果实配合风味会更好。不同种类的果蔬汁按适当比例混合,可以取长补短,制成品质良好的混合果蔬汁,也可以得到具有与单一果蔬汁不同风味的果蔬汁饮料。用于调配混合果蔬汁饮料的果汁有温州蜜柑、夏橙、葡萄柚、柠檬等柑橘类和桃子、杨梅、梨、杏、李子、樱桃、菠萝、香蕉等的果汁,也可用芒果、木瓜等热带水果的果汁。各类果品和蔬菜具有不同的糖度、酸度、色泽和风味,两种以上的果蔬汁混合时,首先要选择其风味、色泽等协调的果蔬汁混合。例如温州蜜柑果汁缺乏酸味和香味,常加入5%的甜橙汁或夏橙汁;其他如甜橙汁可与苹果、杏、葡萄等果汁混合,菠萝可与苹果、杏、柑橘等果汁混合。番茄汁营养丰富,但有特殊的令人不愉快的味道,常在其中加入少量的胡萝卜、芹菜、菠菜混合制汁,风味得到明显的改善;胡萝卜汁味淡少酸,常加入柑橘类果汁。混合果蔬汁饮料是果蔬汁饮料加工的发展方向。
七、果蔬汁的杀菌与包装
1.果蔬汁的杀菌
果蔬汁杀菌的目的:一是杀灭微生物,防止败坏;二是钝化酶的活性,防止各种不良变化的发生。果蔬汁及其饮料的杀菌工艺正确与否,不仅影响到产品的保藏性,而且影响到产品的质量,这是非常重要的问题。加热能杀灭存在于果蔬中的引起腐败的细菌、霉菌、酵母菌,同时可以钝化酶的活性。通过给定的适当加热温度和加热时间,能达到杀死微生物的目的,但要尽可能降低对果蔬汁品质的影响,就必须选择合理的加热温度和时间。
生产中可以采用80~85℃杀菌30min左右,然后放入冷水中冷却,从而达到杀菌的目的。但由于加热时间太长,果蔬汁的色泽和香味都有较多的损失,尤其是浑浊果蔬汁,容易产生煮熟味。因此,常采用高温瞬时杀菌法,即采用93℃±2℃保持15~30s杀菌,特殊情况下可采用120℃以上温度保持3~10s杀菌。实验证明,对于同一杀菌效果而言,高温瞬时杀菌法得到了普遍应用。
果蔬汁的杀菌原则上是在装填之前进行,装填方法有高温装填法和低温装填法两种。高温装填法是在果蔬汁杀菌后,处于热状态下进行装填的,利用果蔬汁的热对容器的内表面进行杀菌。如果密闭性完好,就能继续保持无菌状态。但果蔬汁在杀菌之后到装填之间所需的时间,一般为3min以上,再缩短是很困难的,因此,热引起的品质下降是很难避免的。低温装填法是将果蔬汁加热到杀菌温度之后,保持一定时间,然后通过热交换器立即冷却至常温或常温以下,将冷却后的果蔬汁进行装填。这样,热对果蔬汁品质的继续影响就很小,可以得到优质的产品。但采用这种方法,杀菌冷却之后的各种操作,都应在无菌条件下进行。
杀菌温度是通过自动温度指示记录调节出口处果蔬汁温度来控制的,利用锥形调节阀将达不到杀菌温度的果蔬汁反送回原果蔬汁贮存罐中。对蔬菜汁可采用UHT(超高温瞬时杀菌)方法,在加压状态下,采用100℃以上温度杀菌。
在工厂实际生产中,工艺条件包括温度、时间等的管理,往往不够严密,而且批量式配料的前后灌装温度不尽一致,容器盖消毒不彻底。饮料灌装后,包装内不能达到商业无菌状态,常使果蔬汁饮料发生微生物败坏现象,造成极大损失,为此在灌装密封后仍需进行杀菌,又称第二次杀菌。
灌装果蔬汁也可将加热、装罐、密封后的果蔬汁于80~85℃温度下巴氏杀菌20~30min。杀菌时间依罐型大小而定,杀菌后及时冷却。装罐后的二次杀菌条件应适当降低。
2.果蔬汁的包装及无菌灌装系统
果蔬汁的包装方法,因果蔬汁品种和容器种类而有所不同。常见的有铁罐、玻璃瓶、纸容器、铝箔复合袋等。除纸质容器外,果蔬汁饮料的灌装均采用热灌装。这种灌装方式由于满量灌装,冷却后果蔬汁容积缩小,容器内形成一定真空度,能较好地保持成品品质。一般采用装汁机热装灌,装罐后立即密封,罐头中心温度控制在70℃以上,如果采用真空封罐,果蔬汁温度可稍低些。结合高温瞬时杀菌,果蔬汁常用无菌灌装系统进行灌装,目前,无菌灌装系统主要有以下几种:
(1)纸盒包装系统 主要有屋顶纸盒包装机和利乐包无菌包装机。屋顶纸盒(Pure-pak)QP型包装机是美国Ex-cello公司开发的屋顶形(Cable top)容器的包装机,是较为典型的液体包装机之一,主要用于冷装果蔬汁饮料的灌装。
利乐包包装机是瑞典Tetra-pak公司的产品,是纸容器包装机中历史最长的,日本1957年开始使用,我国20世纪80年代初引进。利乐包又称砖型包,所采用的包装材料为聚乙烯/纸铝箔等复合材料,用H2O2和过热蒸汽消毒。其包装过程是把经超高温杀菌的果蔬汁饮料在无菌状态下用经灭菌的纸盒包装好,使盒内的饮料得以保存在全无空气、光线及细菌的理想环境中,无须冷藏或加防腐剂就可保藏半年乃至更长时间。利乐包无菌包装机主要用于果蔬汁饮料、凉茶、豆奶的生产,特别是100%的天然果蔬汁和50%的果蔬汁饮料的包装。
(2)塑料杯无菌包装系统 法国Erea和ContinentalCan公司制造的塑料杯无菌包装系统是以热成型塑料经双金属挤压成型,杯盖来自可热封的输送带,一般以铝箔为基底。其方法为成型-充填-封杯,充填是在无菌气管中进行的。
(3)蒸煮袋无菌包装系统 法国Thimmonier公司制造的无菌蒸煮袋系统是以热塑性塑料箔片为材料,用H2O2槽加紫外线照射消毒,在无菌室中充填和密封。美国Berto和Asepak公司制造的蒸煮袋是用聚合箔膜吹胀后通过热塑管挤压使内部呈现无菌状态,外部在H2O2中消毒,充填和密封是在过滤空气中进行的。
(4)无菌罐和无菌瓶包装系统 美国Dole公司生产的无菌罐分别以马口铁、铝片、复合层铝箔/纸为材料,采用过热蒸汽消毒器,在过热室内充填。瑞士Rommellage公司制造的无菌瓶,系采用粒状塑料为材料,其消毒和充填是在热吹塑的同时进行的。法国Serac公司制造的无菌瓶,以玻璃瓶或热塑性塑料为原料,采用化学方法消毒容器,在过滤空气室内进行充填。这些包装机包装的产品附加值高,陈列效果好,而且具有轻量无公害等优点,有较好的发展前景。